Фамилия Холмовая в своей основе хранит прозвище Холмовой, которое, в свою очередь, восходит к нарицательному «холм». В «Толковом словаре живого великорусского языка» В. И. Даль определяет холм как «горку, большой бугор, округлое и пологое возвышенье». Самая прямая и правдоподобная версия связывает прозвище с местом жительства: Холмовым могли называть человека, чей дом стоял на пригорке или возвышенности. Такие прозвища-ориентиры были естественны для сельской общины, где людей часто различали по деталям ландшафта.

Менее очевидная, но интересная гипотеза отсылает к глаголу «холмовать», который в астраханских говорах означал «командовать». Если следовать этой версии, Холмовым могли прозвать военачальника, старосту или просто властного человека, умевшего распоряжаться людьми. Эта версия выглядит более редкой, чем топографическая, но она показывает, насколько разными путями могло сложиться одно и то же прозвище.

Фамилия Холмовая образована по модели притяжательных прилагательных с суффиксом -ов-, что типично для русских фамилий, закрепившихся в женском роде. В данном случае форма Холмовая — это, скорее всего, вариант фамилии Холмов, который получила женщина или который закрепился за семьей в документах. Подобное колебание родовых окончаний встречается в русской ономастике, когда одна и та же семья в разных записях могла фигурировать и как Холмовы, и как Холмовые.

Прозвище Холмовой закреплялось за человеком как наиболее употребительное именование, а со временем легло в основу фамилии. Потомок человека с таким прозвищем получал фамилию Холмовая, и она передавалась из поколения в поколение, сохраняя память о предке — либо о том, кто жил на видном месте, либо о том, кто умел командовать. Сословной привязки у фамилии нет: ее могли носить и крестьяне, и служилые люди, поскольку прозвище носило бытовой, а не социальный характер.